Laserschneiden wird in Zukunft zur gängigen Technologie für das Schneiden von 8-Zoll-Siliziumkarbid
F: Was sind die wichtigsten Technologien für die Verarbeitung von Siliziumcarbid-Scheiben?
A: Die Härte von Siliziumkarbid liegt nur an zweiter Stelle nach der des Diamanten, und es handelt sich um ein hochhartes und sprödes Material.Das Schneiden der gewachsenen Kristalle in Blätter dauert lange und ist anfällig für RisseAls erster Prozeß bei der Verarbeitung von Siliziumcarbid-Einzelkristallen bestimmt die Leistung des Schneidens die nachfolgenden Schleif-, Polier-, Ausdünnungs- und anderen Verarbeitungsstufen.Die Schneidverarbeitung verursacht häufig Risse auf der Oberfläche und unter der Oberfläche der Wafer, was die Bruchrate und die Herstellungskosten der Wafer erhöht.Kontrolle der Oberflächen-Rissschäden beim Waferschneiden ist von großer Bedeutung für die Förderung der Entwicklung der Produktion von Siliziumkarbid-GerätenDie derzeit berichteten Verarbeitungstechnologien für das Schneiden von Siliziumcarbid umfassen hauptsächlich Konsolidierung, freies Schleifwerk, Laserschneiden, Kalttrennung und elektrische Entladungsschneiden.Dabei ist das wechselseitige, mit Diamanten konsolidierte abrasive Mehrdrahtschneiden die am häufigsten verwendete Methode zur Verarbeitung von Siliziumkarbid-Einzelkristallen.Wenn die Größe des Kristallbarrens 8 Zoll oder mehr erreicht, sind die Anforderungen an die Drahtschneidegeräte sehr hoch, die Kosten sind ebenfalls sehr hoch und der Wirkungsgrad ist zu gering.Es besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung neuer kostengünstiger Schneidtechnologien, mit geringem Verlust und hoher Effizienz.
SiC-Kristallbarren von ZMSH
F: Welche Vorteile hat die Laserschneidetechnologie gegenüber der traditionellen Mehrdrahtschneidetechnologie?
A: Beim traditionellen Drahtschneiden müssen Siliziumkarbid-Ingots in einer bestimmten Richtung in dünne Blätter mit einer Dicke von mehreren hundert Mikrometern geschnitten werden.Diese Blätter werden dann mit Diamantmahlflüssigkeit gemahlen, um Werkzeugspuren und Oberflächenunterflächen-Rissschäden zu entfernen und die erforderliche Dicke zu erreichenDanach wird die CMP-Polierung durchgeführt, um eine globale Planarisierung zu erreichen, und schließlich werden die Siliziumkarbidwafer gereinigt.Aufgrund der Tatsache, dass Siliziumkarbid ein hochhartes und sprödes Material ist, ist es anfällig für Verformungen und Risse beim Schneiden, Schleifen und Polieren, was die Bruchrate der Wafer und die Herstellungskosten erhöht.die Oberflächen- und Schnittstellenrauheit ist hochDie Schadstoffe sind stark verschmutzt (wie Staub und Abwasser) und der Verarbeitungszyklus des Mehrdrahtschnitts ist lang und der Ertrag gering.Schätzungen zufolge erzielt das traditionelle Mehrdraht-Schnittverfahren eine Gesamtmaterialnutzung von nur 50%Die erste Auslandserzeugungsstatistik zeigt, daß bei einer 24-stündigen kontinuierlichen ParallelproduktionEs dauert etwa 273 Tage, um 10 zu produzierenDas ist eine relativ lange Zeit.
Derzeit verfolgen die meisten inländischen Unternehmen für den Wachstum von Siliziumcarbid-Kristallen den Ansatz "wie die Produktion erhöht wird" und erhöhen die Anzahl der Kristallwachstumsöfen erheblich.wenn die Kristallwachstumstechnologie noch nicht voll ausgereift ist und die Ertragsrate relativ gering istDie Einführung von Laserschneidegeräten kann die Verluste erheblich reduzieren und die Produktionseffizienz steigern.mit einem SiC-Ingot von 20 mmIn der Regel werden 30 350um Wafer mit einer Drahtsäge hergestellt, während mehr als 50 Wafer mit der Laserschneidetechnologie hergestellt werden können.aufgrund der besseren geometrischen Eigenschaften der durch Laserschneiden hergestellten Wafer, kann die Dicke einer einzelnen Wafer auf 200um reduziert werden, was die Anzahl der Wafer weiter erhöht.Die traditionelle Mehrdraht-Schnitttechnologie wurde weit verbreitet in Siliziumkarbid von 6 Zoll und unterEs dauert jedoch 10 bis 15 Tage, um 8-Zoll-Siliziumkarbid zu schneiden, was hohe Anforderungen an die Ausrüstung, hohe Kosten und geringe Effizienz hat.Die technischen Vorteile des Laserschneidens in großen Stückzahlen werden offensichtlich und es wird in Zukunft zur Mainstream-Technologie für das 8-Zoll-Schneiden.Das Laserschneiden von 8-Zoll-Siliziumcarbid-Ingots kann eine Einzelstückschnittzeit von weniger als 20 Minuten pro Stück erreichen, während der Einzelstückschnittverlust innerhalb von 60um kontrolliert wird.
SiC-Kristallbarren von ZMSH
Insgesamt hat die Laserschneidetechnologie im Vergleich zur Mehrdrahtschneidetechnologie Vorteile wie hohe Effizienz und Geschwindigkeit, hohe Schneidrate, geringer Materialverlust und Sauberkeit.
F: Was sind die größten Schwierigkeiten bei der Laserschnitttechnologie für Siliziumkarbid?
A: Der Haupteinsatz bei der Laserschnitttechnologie für Siliziumkarbid besteht aus zwei Schritten: Lasermodifikation und Wafertrennung.
Der Kern der Lasermodifikation besteht darin, den Laserstrahl zu formen und zu optimieren.und Scanning-Geschwindigkeit beeinflussen alle die Wirkung von Siliziumkarbid Ablation Modifikation und anschließende Wafer TrennungDie geometrischen Abmessungen der Modifikationszone bestimmen die Oberflächenrauheit und die anschließende Trennschwierigkeit.Hohe Oberflächenrauheit erhöht die Schwierigkeit des nachfolgenden Schleifens und die Materialverluste.
Nach der Lasermodifikation setzt die Trennung der Wafer hauptsächlich auf Scherkraft, um die geschnittenen Wafer von den Blöcken zu schälen, z. B. kaltes Rissen und mechanische Zugkraft.Forschung und Entwicklung von inländischen Herstellern verwenden meist Ultraschallwandler, um durch Vibration zu trennen, was zu Problemen wie Zersplitterung und Splitterung führen kann, wodurch die Ausbeute der Fertigprodukte reduziert wird.
Die beiden vorstehenden Schritte dürften für die meisten Forschungs- und Entwicklungseinheiten keine erheblichen Schwierigkeiten bereiten.aufgrund der unterschiedlichen Prozesse und Doping von Kristallbarren verschiedener KristallwachstumsherstellerDie Qualität der Kristallbarren variiert stark, oder wenn die innere Doppelung und Spannung eines einzelnen Kristallbarres ungleich sind, erhöht sich die Schwierigkeit beim Schneiden des Kristallbarres.Verluste erhöhen und den Ertrag der Fertigprodukte verringernDie bloße Identifizierung durch verschiedene Detektionsmethoden und anschließende Durchführung des zonalen Laserscanning-Slicing haben möglicherweise keinen signifikanten Einfluß auf die Verbesserung der Effizienz und der Qualität der Scheiben.Wie man innovative Methoden und Technologien entwickelt, die Parameter des Schneidvorgangs zu optimieren,und entwickeln Laser-Schnittgeräte und Technologien mit universellen Verfahren für Kristallbarren unterschiedlicher Qualität von verschiedenen Herstellern ist der Kern der groß angelegten Anwendung.
F: Kann man neben Siliziumkarbid auch andere Halbleitermaterialien mit Laserschneidtechnik schneiden?
A: Die frühe Laserschnitttechnologie wurde in verschiedenen Materialbereichen angewendet.Es hat sich auf das Schneiden von großen Einzelkristallen ausgeweitetZusätzlich zu Siliziumcarbid kann es auch für das Schneiden hochharter oder brüchiger Materialien wie Einzelkristallmaterialien wie Diamant, Galliumnitrid und Galliumoxid verwendet werden.Das Team von der Universität Nanjing hat viel vorläufige Arbeit an der Schneide dieser mehreren Halbleiter-Einzelkristalle geleistet., um die Machbarkeit und die Vorteile der Laserschneidetechnologie für Halbleiter-Einzelkristalle zu überprüfen.
Diamant- und GaN-Wafer von ZMSH
F: Gibt es derzeit in unserem Land ausgereifte Produkte für Laserschneidegeräte?
A: Die Industrie betrachtet die großformatige Laserschneideinrichtung für Siliziumkarbid als die Kernanlage für das Schneiden von 8-Zoll-Siliziumkarbid-Blöcken in Zukunft.Großformatige Geräte zum Laserschneiden von Siliziumkarbid-Ingots können nur von Japan geliefert werdenDie inländische Nachfrage nach Laserschneidungs-/Dünnungsgeräten wird nach Schätzungen auf rund 1 000 Tonnen geschätzt.000 Einheiten auf der Grundlage der Anzahl der Drahtschneidereinheiten und der geplanten Kapazität von SiliziumcarbidDerzeit haben inländische Unternehmen wie Han's Laser, Delong Laser und Jiangsu General riesige Geldbeträge in die Entwicklung verwandter Produkte investiert.aber in den Produktionslinien noch keine ausgereiften inländischen kommerziellen Geräte eingesetzt wurden.
Bereits im Jahr 2001 the team led by Academician Zhang Rong and Professor Xiu Xiangqian from Nanjing University developed a laser exfoliation technology for gallium nitride substrates with independent intellectual property rightsIm vergangenen Jahr haben wir diese Technologie auf das Laserschneiden und Ausdünnen von großen Siliziumcarbid angewendet.Wir haben die Entwicklung von Prototypen ausgerüstet und Schneidverfahren Forschung und Entwicklung abgeschlossen, wodurch das Schneiden und Ausdünnen von 4-6 Zoll halbisolierenden Siliziumcarbidwafern und das Schneiden von 6-8 Zoll leitfähigen Siliziumcarbid-Ingots erreicht werden.Die Schneidzeit für 6-8-Zoll-halb-isolierendes Siliziumkarbid beträgt 10-15 Minuten pro ScheitDie Einzelstückschneidzeit für leitfähige Siliziumcarbid-Ingots von 6-8 Zoll beträgt 14-20 Minuten pro Stück mit einem Einzelstücksverlust von weniger als 60 μm.Es wird geschätzt, daß die Produktionsrate um mehr als 50% erhöht werden kann.Nach dem Schneiden, Schleifen und Polieren entsprechen die geometrischen Parameter der Siliziumkarbidwafer den nationalen Normen.Die Forschungsergebnisse zeigen auch, daß die thermische Wirkung beim Laserschneiden keinen signifikanten Einfluß auf die Spannungs- und geometrischen Parameter von Siliziumcarbid hat.Mit dieser Ausrüstung haben wir auch eine Machbarkeitsprüfung zur Schneidtechnologie von Einzelkristallen aus Diamanten, Galliumnitrid und Galliumoxid durchgeführt.
Als innovativer Marktführer in der Silicon-Carbide-Wafer-Verarbeitungstechnologie hat ZMSH die Führung bei der Beherrschung der Kerntechnologie des 8-Zoll-Silicium-Carbide-Laser-Schneidens übernommen.Durch das unabhängig entwickelte hochpräzise Lasermodulationssystem und die intelligente Wärmemanagementtechnologie, hat es erfolgreich einen Durchbruch in der Industrie erreicht, indem es die Schneidgeschwindigkeit um mehr als 50% erhöht und den Materialverlust auf 100 μm reduziert hat.Unsere Laserschneidlösung verwendet ultraviolette Ultraschallpulslaser in Kombination mit einem adaptiven optischen System, die die Schneidtiefe und die hitzebelastete Zone präzise steuern kann, so dass die TTV der Wafer innerhalb von 5 μm kontrolliert wird und die Verwerfungsdichte weniger als 103 cm−2 beträgt,Bereitstellung einer zuverlässigen technischen Unterstützung für die Massenproduktion von 8-Zoll-Siliziumkarbid-SubstratenDerzeit ist diese Technologie in der Automobilindustrie erprobt und wird industriell in den Bereichen neue Energie und 5G-Kommunikation eingesetzt.
Es handelt sich hierbei um den SiC 4H-N & SEMI-Typ des ZMSH:
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